基于plc控制的锅炉供热控制系统设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

基于plc控制的锅炉供热控制系统设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

D 值都导入 PID、每 100ms 中断一次子程序进行 PID 运算。 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 17 页 共 52 页 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 18 页 共 52 页 (3) 输出限幅：因为 PLC 模拟量输出电压范围为 010V(0600)，而加热驱动器输入电压范围为 05V。 4 控制系统上位机设计 某高校锅炉控制系统上位机使用 SIEMENS公司丌发的与 STEP7300配套的上位机 开 发软 件，并使用 MPI卡与下位机 STEP7之间的通信，同时为了适应现在集约型自动化控制的需要，采用与 WINCC配套的 WEB NAVIGATOR软件来实现远程 WEB浏览功能，从而可以进行远程系统监测与控制。 WINCC软件介绍 WINCC(Windows Control Center)是 SIEMENS公司的一种功能强大的工业控制软件，是 “真 正 开放的 ”人机界面 SCADA(数据采集与监视控制系统 )软件。 它是第一个使用最新的 32位技术的过程监控系统，具有良好的开放性和灵活性、分布式多任务的特点，适合于对过程事 件的快速反应。 无论是单用户系统还是冗余多服务器 /多用户系统、还是针对复杂的或特定的任务， WINCC均能够很好的处 理 ； WINCC集成 ODBC/SQL数据库，具有 OLE， ActiveX， OPC等标淮接口、开放的 API程序接口以及针对所有主要 PLC厂商的通讯接口程序。 WINCC编程语言为 ANSI C语言，易于组态，能够在组态和在线运行环境中切换语言 ； WINCC支持分布式系统结构，有广泛的应用，可以连接到已存在的自动化环境中； WINCC是模块化结构，可运行于 Windows98/20xx或 NT，用户只需要选择购买应用 所需要的部分。 WINCC具有控制自动化过程的强大功能，是基于个人计算机、同时具有极高性价比的 SCADA级的操作监控系统。 WINCC容易结合标准的和用户的程序建立人机界面，精确的满足生产实际要求。 系统集成商可应用WINCC作为其系统扩展的基础，通过开放接口开发自己的应用软件。 WINCC的特点 1．强大的图形组态功能： WINCC组态软件以 Microsoft Windows平台作为操作平 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 19 页 共 52 页 台，充分利用了 Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。 WINCC的图形编辑器提供了强大的图形 库，设计人员可高效快捷地绘制出各种工艺画面，并可方便进行编辑，使采用 PC机比以往使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，减少了工控软件开发者的重复工作。 另外 WINCC支持丰富的动画连接如 “ 闪烁 ” 、 “ 旋转 ” 、“ 填充 ” 、 “ 移动 ” 等，使画面生动直观。 2．支持脚本语言：从使用脚本语方面，组态软件均使用脚本语言提供二次开发。 脚本语言也称命令语言、控制语言。 用户可根据自己需要编写程序。 组态软件在脚本语言功能及提供的脚本函数数量上不断提高。 WINCC内部提供了很多标准函数和内部函数，编程人员可直接调用这些函数，另外 WINCC提供 C脚本编辑器，设计人员可根据任务自行设计项目函数，或修改标准函数和内部函数。 3．全集成自动化： WINCC与 SIMATIC产品家族中的组件一起使用时可能进行广泛的集成。 这种集成有利于 ： 全局组态和编程；全局数据维护；全局通讯。 因此，在使用 WINCC进行工作时，可对 STEP7中所定义的符号表直接进行访问。 在用户 S7自动化系统中可用的所有变量的列表将显示在 WINCC变量选择对话框中。 用户既可从该列表选择所需的变量，也可在 WINCC中重新创建变量。 4．开放性： WINCC提供了开放的界面用于用户解决方案， 这使得将 WINCC集成入复杂、广泛的自动控制解决方案成为可能。 可以集成通过 ODBC和 SOL方式的归档数据访问，以及通过 OLE2。 和 ActiveX控件的对象和文档的链接。 5．强大的数据库：组态软件均有一个实时数据库作为整个系统数据处理、数据组织和管理的核心。 负责整个应用系统的实时数据处理、历史数据存储、报警处理，完成与过程的双向数据通讯。 WINCC通过变量记录和报警记录等编辑器对过程值进行归档，自动存入数据库。 6．丰富的功能模块：组态软件以模块形式挂接在基本模块上，互相独立提高了系统可靠性和可扩展性。 WINCC利用图形编辑器、变量记录编辑器、报警记录编辑器、报表编辑器和脚本编辑器等功能模块，完成实时监控、报表生成、实时曲线、历史曲线、提供报警等功能。 项目组态 本系统上位机监控软件选用西门子工控组态软件 WINCC SP2 7． 0英文版设计。 WINCC是用于 Microsoft Windows NT和 Windows 20xx的一种高效 HMI(Human Machine Interface。 人机界面 )的组态工具。 其自动化过程 (As)保持对过程的实际控制， 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 20 页 共 52 页 一方面实现 WINCC和操作员之间的通讯，另一方 面，实现 WINCC和自动化系统之问的通讯。 系统上位机由两个操作站构成，两台操作员站具有同样的功能并互为备用，当一台操作站死机，另一台操作站可完全替代它的功能。 操作站设置的画面有锅炉系统流程图，分系统流程图，可形象的显示整个锅炉系统的控制过程，另外还设计有总貌画面、报警显示 画 面、棒图显示画面，报表打印画面、实时趋势、历史趋势画 面 和系统自检画面等。 监控系统完成的任务如下： 1．参数设定：对模拟量标度变换参数的设定以及控制回路中控制参数设定。 2．数据监视：监视每台锅炉运行汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、炉膛温度、出水流量等模拟量参数以及电机转速和输出电压、电流信号的变化。 数据以直接显示、趋势图和在线表格三种形式显示在图形界面上供用户查看。 3．数据归档：所有模拟量信号均通过 变 量记录编辑器进行短期归档，而对于一些重要参数 (如汽包水位 )和统计量 (如耗煤量、蒸汽流量等 )则需长期归档。 4．报警记录：系统中采集到的模拟量信号都必须设定上下限，当系统运行过程中模拟量发生超限报警时，报警记录编辑器记录报警时间，并提示报警信息。 对于超温超压报警，必要时要停止风 机和水泵等电机。 5．报表打印： WINCC通过报表编辑器产生趋势图、报警记录和数据记录报表等。 自动记录交接班情况，记录每一班锅炉运行时间，实现实时数据记录，报警记录的打印，班 （日） 报、月报报表记录与打印，耗煤量、供热量、统计与打印等。 系统监控软件设计 WINCC 在组态期间，界面系统用于创建在运行系统中对过程进行显示的画面。 界面系统由组态和运行期组件组成。 图形编辑器是界面系统的组态组件，它用于创建画面的编辑器。 图形运行系统是界面系统的运行组件，它将显示运行系统中的画面上的图片，并管理所有的输入与输 出。 根据项目设计的任务，本系统需要设计很多图形界面，下面是具体实现步骤： WINCC,建立新的 WINCC 项目，如图 41 所示： 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 21 页 共 52 页 图 41 建立 WINCC 项目 PLC 驱动程序，选择支持 S7 协议的通信驱动程序 添加到变量管理器如图 42所示： 图 42 添加 S7 协议的通信驱动程序 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 22 页 共 52 页 WINCC浏览器窗口，打开“图形编辑器”，如图 43，创建锅炉供热控制系统过程画面。 图 43 图形编辑器画面 系统过程画面。 完成控制对象的过程画面 .组态控制对象的动态属性。 如图 44所示： 图 44 WINCC 控制界面 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 23 页 共 52 页 按照表 41在 WINCC上组态完毕各个楼层的外部显示装置以及控制按钮。 下图是WINCC上对各个按钮的详细说明。 表 41 全部内部变量与过程变量表 序号 变量 数据类型 备注 1 x1 内部变量 无符号 16 位数 B 水宽 1 2 x1_1 内部变量 无符号 16 位数 B 水高 1 3 x1_2 内部变量 无符号 16 位数 B 水宽 2 4 x1_3 内部变量 无符号 16 位数 B 水高 2 5 x1_4 内部变量 无符号 16 位数 B 水宽 3 6 x1_5 内部变量 无符号 16 位数 B 水高 3 7 x 内部变量 无符号 16 位数 B 水宽 1 的 x 轴 8 x_1 内部变量 无符号 16 位数 B 水高 1 的 y 轴 9 x_2 内部变量 无符号 16 位数 B 水宽 2 的 x 轴 10 x_3 内部变量 无符号 16 位数 B 水高 2 的 y 轴 11 xa 内部变量 无符号 16 位数 A 水宽 1 12 xa_1 内部变量 无符号 16 位数 A 水高 1 13 xa_2 内部变量 无符号 16 位数 A 水宽 2 14 xa_3 内部变量 无符号 16 位数 A 水高 3 15 xa_4 内部变量 无符号 16 位数 A 水宽 4 16 xa_5 内部变量 无符号 16 位数 A 水高 5 17 xa_6 内部变量 无符号 16 位数 出水 A 宽 18 ya 内部变量 无符号 16 位数 A 水宽 1 的 x 轴 19 ya_1 内部变量 无符号 16 位数 A 水高 1 的 y 轴 20 ya_3 内部变量 无符号 16 位数 A 水高 3 的 y 轴 21 ya_4 内部变量 无符号 16 位数 A 水宽 4 的 x 轴 22 ya_6 内部变量 无符号 16 位数 出水 A 宽的 x 轴 23 xb 内部变量 无符号 16 位数 出水 B 宽 24 Xb_1 内部变量 无符号 16 位数 出水 B 高 25 yewei 内部变量 无符号 16 位数 液位高 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 24 页 共 52 页 26 yewei_1 内部变量 无符号 16 位数 液位 Y 轴 27 过程变量 二进制 启动 28 过程变量 二进制 停止 29 过程变量 二进制 超水位限位开关 30 过程变量 二进制 低水位限位开关 31 过程变量 二进制 进水开关 A 32 过程变量 二进制 出水开关 A 33 过程变量 二进制 进水开关 B 34 过程变量 二进制 出水开关 B 35 过程变量 二进制 加热指示灯 36 过程变量 二进制 温度溢出指示灯 37 过程变量 二进制 高温报警指示 38 过程变量 二进制 低温报警指示 39 过程变量 二进制 调节器 A 40 过程变量 二进制 进水阀 A 41 过程变量 二进制 出水阀 A 42 过程变量 二进制 运行指示灯 43 过程变量 二进制 停止运行指示灯 44 过程变量 二进 制 超水位指示 45 过程变量 二进制 低水位指示 46 过程变量 二进制 调节器 B 47 过程变量 二进制 进水阀 B 48 过程变量 二进制 出水阀 B 对控制按钮的设置主要是使其能够用鼠标左键来控制，当鼠标按下时相当于对PLC相应的内存区置 1，所以可以在 WINCC中将按钮按下时的控制信号 1直接链接到PLC中一内部存储区； WINCC中各个显示器件和按钮所需的外部变量都要与 PLC中的各个存储区精确地对应起来。 5 系统调试 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 25 页 共 52 页 PID部分整定 下面具体说 明经验法的整定步骤： （ 1）让调节器参数的积分系数 I=0，微分系数 D=0，控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数 P，让扰动信号作阶跃变化，观察控制过程，直到获得满意的控制过程为止。 （ 2）取比例系数 P 为当前的值乘以 ，由小到大增加积分系数 I，同样让扰动。